专题3.1 牛顿运动定律的应用及实验【练】解析版.docx

《专题3.1 牛顿运动定律的应用及实验【练】解析版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题3.1 牛顿运动定律的应用及实验【练】解析版.docx（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、专题3.1 牛顿运动定律的应用及实验【练】目录一练经典题型1二、练创新情景7三练规范解答14一练经典题型1(2020潍坊模拟)关于惯性的认识，以下说法正确的是()A物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变B置于光滑水平面上的物体，即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关C让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定时间，这是因为物体具有惯性D同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来需要的时间较长，说明惯性与速度有关【答案】C【解析】物体受到力的作用后，运动状态发生改变，但物体的惯性完全由物体的质量决定，与物体的受力及运动速度无关，选项A、B、D均错误；一切物体都具有惯性，所

2、以让物体受力使其速度发生改变，都需要一定时间，选项C正确。2.(2020杭州模拟)电动平衡车是一种时尚代步工具。当人驾驶平衡车在水平路面上做匀速直线运动时，下列说法正确的是()A平衡车匀速行驶时，相对于平衡车上的人，车是运动的B平衡车的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力C平衡车在加速过程中也是平衡的D关闭电机，平衡车还会继续行驶一段路程是由于惯性【答案】D【解析】平衡车匀速行驶时，平衡车与人的相对位置不变，相对于平衡车上的人，车是静止的，故A项错误；人驾驶平衡车在水平路面上做匀速直线运动时，平衡车的重力加上人的重力等于地面对平衡车的支持力，所以平衡车的重力与地面对平衡车的支持力不是一对平衡

3、力，故B项错误；平衡车在加速过程中不是平衡的，故C项错误；关闭电机，平衡车还会继续行驶一段路程是由于平衡车具有惯性，故D项正确。3(2020菏泽一模)一小物块从倾角为30够长的斜面底端以初速度v010 m/s沿斜面向上运动(如图所示)，已知物块与斜面间的动摩擦因数，g取10 m/s2，则物块在运动时间t1.5 s时离斜面底端的距离为()A3.75 mB5 mC6.25 mD15 m【答案】B【解析】小物块沿斜面向上运动时加速度大小为agsin gcos 10 m/s2，物块运动到最高点的时间t1 s2 m)时的速度大小为多少？【答案】(1)0.5(2)2 m/s【解析】(1)A恰好在水平地面上

4、做匀速直线运动，滑动摩擦力等于推力的水平分力，即FfF1cos 40 N0.5。(2)将重力及向上的推力合成后，将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解。在沿斜面方向有：(F2mg)cos Ff1ma在垂直斜面方向上有：FN(F2mg)sin 则Ff1(F2mg)sin 解得a1 m/s2，xat2，解得t2 s，vat2 m/s。二、练创新情景1.(2020湖南联考)某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则()A此同学无法取出羽毛球B羽毛球会从筒的下端出来C羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来D该同学是在利用羽

5、毛球的惯性【答案】D【解析】一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，故D正确。2(2020云南统考)身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平地面上通过一轻杆进行“顶牛”比赛，试图迫使对方后退。设甲、乙两人对杆的推力大小分别是F1、F2，甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为1、2，倾角越大，此刻人手和杆的端点位置就越低，如图所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若甲获胜，则()AF1F2，12BF1F2，12CF1F2，1F2，12【答案】A【解析】本题考查相互作用力与受力角度问题。杆的质量

6、不计，可知F1、F2为两人之间的相互作用力，故F1F2，比赛中决定胜负的是人受到的最大静摩擦力的大小，甲获胜，则说明甲受到的摩擦力大，甲对地的正压力大，而两人重力大小相同，则说明甲是通过增大身体的倾角借助杆上的推力增大了对地面的压力，所以12，A正确。3.(2020宜城模拟)如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)()A铁球向左，乒乓球向右 B铁球向右，乒乓球向左C铁球和乒乓球都向左 D铁球和乒乓球都向右【答案】A【解析】小车突然向右运动时，由于惯性

7、，铁球和乒乓球都“想”保持原有的静止状态，由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，所以小车加速向右运动时，铁球相对于小车向左运动。 同理，由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球相对于小车向右运动。4.(2021雅安中学月考)航模兴趣小组设计出一架遥控飞机，其质量m2 kg，动力系统提供的恒定升力F28 N。试飞时，飞机从地面由静止开始竖直上升。设飞机飞行时所受的阻力大小不变，恒为f4 N，g取10 m/s2。某一次试飞过程中，飞机飞行t6 s时遥控器出现故障，飞机立即失去升力。为使飞机落回地面时速度刚好为零，

8、则飞机应在距离地面多高处恢复升力()A36 mB30 mC24 mD18 m【答案】C【解析】飞机失去升力前做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有Fmgfma1，代入数据解得a12 m/s2，t6 s时，速度v1a1t26 m/s12 m/s，前6 s内的位移x1a1t2262 m36 m,6 s后失去升力，根据牛顿第二定律有mgfma2，解得a212 m/s2，匀减速上升的位移x2 m6 m，飞机能达到的最大高度hx1x236 m6 m42 m，飞机失去升力下降阶段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有mgfma3，解得a38 m/s2，恢复升力后向下做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有Ffmg

9、ma4，解得a46 m/s2，开始恢复升力的速度设为v，则h，解得v12 m/s，此时飞机离地面的高度h124 m，故C正确。5.(多选)一兴趣小组做了一次实验，实验时让某同学从桌子上跳下，自由下落H后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了h后停住，利用传感器和计算机显示该同学受到地面的支持力F随时间变化的图象如图所示。根据图象提供的信息，以下判断正确的是()A.在0至t2时间内该同学处于失重状态B.t2时刻该同学的加速度为零C.t3时刻该同学的速度达到最大D.在t3至t4时间内该同学处于超重状态【答案】ABD【解析】在0到t2时间内，支持力小于重力，加速度方向向下，所以该同学处于失重状态

10、，故A正确；在t2时刻，支持力等于重力，加速度为0，故B正确；在0至t2时间内该同学加速度方向向下，t2时刻该同学的速度达到最大，故C错误；根据牛顿第二定律得在t3到t4时间内，支持力大于重力，加速度方向向上，所以该同学处于超重状态，故D正确。6.(2021天津市滨海七所重点学校联考)一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定。上一层只有一只桶C，自由地摆放在A、B之间，和汽车一起保持静止，如图4所示，当C与车共同向左加速时()A. A对C的支持力变大B.B对C的支持力不变C.当向左的加速度达到g时，C将脱离AD.当向左的加速度达到g时，C将脱离A【答案

11、】D【解析】对C进行受力分析，如图所示，设B对C的支持力与竖直方向的夹角为，根据几何关系可得sin ，所以30；同理可得，A对C的支持力与竖直方向的夹角也为30；原来C处于静止状态，根据平衡条件可得FNBsin 30FNAsin 30；令C的加速度为a，根据正交分解以及牛顿第二定律有FNBsin 30FNAsin 30ma，可见A对C的支持力减小、B对C的支持力增大，故A、B错误；当A对C的支持力为零时，根据牛顿第二定律可得mgtan 30ma，解得ag，则C错误，D正确。7.(2021上海市高三二模)(多选)建筑工人利用轻质动滑轮提升建筑材料的情景如图甲所示。绕过轻滑轮的轻绳一端固定，通过拉

12、动另一端使水桶由静止开始竖直上升，两侧轻绳始终保持竖直，水桶的加速度a随水桶上升的高度h的变化关系图象如图乙所示。已知水桶及桶内材料的总质量为5 kg，重力加速度g10 m/s2，不计一切阻力及摩擦，以下说法正确的是()A.水桶上升4 m时的速度大小为 m/sB.水桶上升4 m时的速度大小为2 m/sC.水桶上升4 m时，人对绳的拉力大小为55 ND.水桶上升4 m时，人对绳的拉力大小为27.5 N【答案】AD【解析】由初速为零的匀加速直线运动规律可知v22ah，结合图象面积可求得水桶上升4 m时的速度大小v m/s m/s，故A正确，B错误；由牛顿第二定律可知2Fmgma，即F27.5 N，

13、故C错误，D正确。7.(2021福建龙岩市期末质量检查)如图所示，在倾角为30的光滑固定斜面上，物块A、B质量均为m。物块A静止在轻弹簧上端，物块B用细线与斜面顶端相连，A、B靠在一起，但A、B之间无弹力。已知重力加速度为g，某时刻将细线剪断，下列说法正确的是()A.细线剪断前，弹簧的弹力为mgB.细线剪断前，细线的拉力为mgC.细线剪断瞬间，弹簧的弹力发生变化D.细线剪断瞬间，物块B的加速度大小为g【答案】D【解析】细线剪断前，由于A、B之间无弹力，对A分析可以得到弹簧的弹力Fmgsin mg，对B分析可以得到FTmgsin mg，故A、B错误；细线剪断瞬间，弹簧的弹力不变，故C错误；细线剪

14、断瞬间，对A、B系统，加速度大小ag，故D正确。8(2021山东临沂市上学期期末)某同学利用图甲所示DIS装置探究滑块加速度与合力的关系，同时测量滑块与轨道间的动摩擦因数。重物通过光滑的定滑轮用细线拉滑块，在滑块和细线左端之间固定一力传感器，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，位移传感器(发射器)随滑块一起沿水平轨道运动。实验中，保持滑块(包括位移传感器发射器和力传感器)的质量M不变，改变重物的质量m，重复实验若干次，得到滑块的加速度a与力传感器的示数F的关系如图乙所示。(1)本实验_(填“需要”或“不需要”)满足滑块(包括位移传感器发射器和力传感器)的质量远大于重物的质量。(2)滑块(包括位

15、移传感器发射器和力传感器)的质量为_ kg；取g10 m/s2，空气阻力不计，滑块与轨道间的动摩擦因数为_。【答案】(1)不需要(2)2.00.05【解析】(1)本实验中细线的拉力可以通过力传感器直接测出，因此不需要满足滑块(包括位移传感器、发射器和力传感器)的质量远大于重物的质量。(2)取滑块为研究对象，由牛顿第二定律可得Fmgma，变形可得aFg，分析图象的斜率可得，可得m2.0 kg；当F1.0 N，a0代入加速度的表达式aFg，解得0.05。9. (2020宁夏石嘴山市4月模拟)某同学用长木板、小车、光电门等装置做探究加速度与质量关系的实验。装置如图所示。(1)实验前先用游标卡尺测出安

16、装在小车上遮光条的宽度为d。(2)按图示安装好装置，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，轻推不连接砝码盘的小车，如果计时器记录小车通过光电门A、B的时间t1、t2，满足t1_t2(填“大于”“小于”或“等于”)，则摩擦力得到了平衡。(3)保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，调节好装置后，将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，测出两光电门间的距离为L，则小车的加速度a_(用测出的物理量字母表示)。(4)保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验多次，测出多组加速度a的值，及对应的小车质量M，作出a图象。若图象为一条过原点的倾斜直

17、线，则得出的结论_。【答案】(2)等于(3)()(4)合力不变时，小车的加速度与质量成反比(与质量的倒数成正比)【解析】(2)平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻放(静止)在长木板上，挂好纸带(纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力)、不连接砝码盘，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，形成斜面，轻推小车，使小车做匀速运动(纸带上任意两点的距离相等)即可，此时小车通过光电门的时间t1、t2，当满足t1等于t2，则摩擦力得到了平衡。(3)遮光条经过光电门A时的速度为vA经过光电门B时的速度为vB根据速度位移公式有a解得a()。(4)设小车的加速度为a，小

18、车的合力F，以小车为研究对象，根据牛顿第二定律有FMa解得aF由上可知，合力不变时，小车的加速度与质量成反比(与质量的倒数成正比)。10.在倾角37的直滑道上，一名质量m75 kg的滑雪运动员由静止开始向下滑行。运动员所受空气阻力与速度成正比，比例系数为k，滑板与滑道间的动摩擦因数为。今测得运动员从静止开始沿滑道下滑的速度时间图象如图所示，图中的OA直线是t0时刻图线的切线，图线末段BC平行于时间轴。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g10 m/s2，求：(1)t0时刻运动员的加速度大小；(2)动摩擦因数和比例系数k。【答案】(1)4 m/s2(

19、2)0.2530 kg/s【解析】(1)由题中速度时间图象可知，运动员开始时做加速度减小的加速直线运动，最后做匀速直线运动。在t0时刻，图线切线的斜率即该时刻的加速度大小则a04 m/s2。(2)在t0时刻开始加速时，v00由牛顿第二定律可得mgsin kv0mgcos ma0最后匀速时vm10 m/s，a0由平衡条件可得此时mgsin kvmmgcos 联立解得0.25，k30 kg/s。11.(2021浙江温州市4月适应性测试)2019年12月17日，中国第一艘国产航母“山东舰”在海南三亚交付使用。“山东舰”的甲板由水平甲板和上翘甲板两部分组成，利于舰载机滑跃式起飞，如图甲所示。为方便研究

20、舰载机的起飞过程，将甲板近似为如图乙所示的轨道：水平轨道AB长L1157.5 m，倾斜轨道高h6 m，水平投影长L242.5 m。总质量为3.0104 kg的某舰载机，从A点以36 km/h 的初速度出发，到达B点时的速度为288 km/h，进入上翘甲板后，经0.5 s从C点起飞。该舰载机在起飞过程中，发动机的推力恒为8.0105 N，在水平轨道上的运动视为匀变速直线运动，舰载机视为质点，航母静止不动。求舰载机：(1)在水平轨道上运动的加速度大小；(2)在水平轨道上运动时受到的平均阻力大小；(3)整个起飞阶段平均速度的大小(结果保留整数)。【答案】(1)20 m/s2(2)2.0105 N(3

21、)50 m/s【解析】(1)根据速度位移公式v2v2aL1解得a20 m/s2。(2)根据牛顿第二定律得FFfma解得Ff2.0105 N。(3)A到C位移x200 m所用的时间t0.5 s4 s平均速度50 m/s。三练规范解答1.(2020浙江选考模拟)如图所示为一滑草场的滑道示意图，某条滑道由AB、BC、CD三段组成，其中AB段和BC段与水平面的倾角分别为53和37，且这两段长度均为L28 m，载人滑草车从坡顶A点由静止开始自由下滑，先加速通过AB段，再匀速通过BC段，最后停在水平滑道CD段上的D点，若滑草车与AB、BC、CD三段草地之间的动摩擦因数均为，不计滑草车在滑道交接处的能量损失

22、，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)滑草车与草地之间的动摩擦因数；(2)滑草车经过B点时的速度大小vB；(3)滑草车从A点运动至D点的时间t?【答案】(1)0.75(2)14 m/s(3)7.87 s【解析】(1)BC段：mgsin 37mgcos 37，得0.75。(2)AB段：mgsin 53mgcos 53ma1又v2a1L解得vB14 m/s。(3)AB段：t14 sBC段：t22 sCD段：mgma3t31.87 s则tt1t2t37.87 s。2.某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速

23、度传感器只传回了第25 s以后的数据，如图乙所示。已知汽车质量为1 500 kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定。求：(1)18 s末汽车的速度是多少？(2)前25 s内的汽车的位移是多少？【答案】(1)26 m/s(2)608 m【解析】(1)06 s内由牛顿第二定律得F1Ffma16 s末车速为v1a1t1在618 s内，由牛顿第二定律得F2Ffma2第18 s末车速为v2v1a2t2由题图知18 s后汽车匀速直线运动，牵引力等于阻力，故有FfF1 500 N，解得v130 m/s，v226 m/s。(2)汽车在06 s内的位移为x1t190 m汽车在6

24、18 s内的位移为x2t2336 m汽车在1825 s内的位移为x3v2t3182 m故汽车在前25 s内的位移为xx1x2x3608 m。3(2020河南濮阳市4月摸底)某课外兴趣小组的两名同学小明和小亮见到公园的一个儿童直行滑梯(即滑梯的底面为一与地面成一定角度的平整斜面，并没有弯曲)，一位小朋友正从滑梯顶端滑下，他们便利用手机和相机来研究物理问题：小明用手机测出了某次小朋友从顶端滑到底端所用时间t2.4 s，小亮则利用相机的连拍功能拍下了该小朋友滑到滑梯底端出口处的三张连拍照片，他使用的这架相机每秒钟拍摄60张，其中的两张小朋友照片都在滑梯末端的出口段内，这段基本上是水平的。他把这两张照

25、片相比较，估测出这段时间内的位移x6 cm，又以旁边的台阶为参照物，估测出滑梯的顶端到底端的高度差约为h2.16 m，请你帮他俩估算出该小朋友与滑梯间的动摩擦因数。(g取10 m/s2)【答案】0.40【解析】由题意可知每两张照片的时间间隔为t s，在时间间隔内可认为小朋友做匀速运动，所以小朋友离开滑梯底端时的速度为v m/s3.6 m/s把小朋友在滑梯上的运动近似看作初速为零的匀变速运动，则加速度为a m/s21.5 m/s2设滑梯从顶端到底端的滑道长度为l，高度差为h，斜面的倾角为，则l m4.32 m所以sin 0.5小朋友在滑梯上滑下时根据牛顿第二定律有mgsin mgcos ma代入

26、数据解得0.404.在风洞实验室中进行如图所示的实验。在倾角为37的固定斜面上，有一个质量为1 kg的物块，在风洞施加的水平恒力F作用下，从A点由静止开始运动，经过1.2 s到达B点时立即关闭风洞，撤去恒力F，物块到达C点时速度变为零，通过速度传感器测得这一过程中物块每隔0.2 s的瞬时速度，表给出了部分数据：t/s0.00.20.40.61.41.61.8v/(ms1)0.01.02.03.04.02.00.0已知：sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2。求：(1)A、C两点间的距离；(2)水平恒力F的大小。【答案】(1)5.4 m(2)30 N【解析】(1)物块匀加速运动过程中的加速度为：a1 m/s25 m/s2关闭风洞时的速度为：va1t51.2 m/s6 m/s关闭风洞后物块匀减速运动的加速度为：a2 m/s210 m/s2匀加速过程的位移：x1a1t251.22 m3.6 m匀减速过程的位移：x2 m1.8 mA、C两点间的距离为：xx1x23.6 m1.8 m5.4 m。(2)由牛顿第二定律得匀加速过程：Fcos 37mgsin 37(mgcos 37Fsin 37)ma1匀减速过程：(mgsin 37mgcos 37)ma2联立两式代入数据得：F30 N。